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660MW超超临界汽轮机节能安全运行的分析研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究动态

1.3 本文主要工作

1.3.1 回热系统与和凝汽器建模与节能分析

1.3.2 真空系统保护研究

1.3.3 配汽方式的优化

第二章 基于无量纲参数的换热设备建模分析

2.1 回热系统加热器变工况的数学模型

2.1.1 高压加热器系统建模分析

2.1.2 低压加热器系统的建模分析

2.2 凝汽器变工况的数学模型

2.2.1 变工况的数学模型

2.2.2 分析结果

2.3 本章小结

第三章 凝汽式汽轮机低真空保护的探讨

3.1 真空下降对汽轮机运行安全的影响

3.2.1 机组在小流量下性能特性

3.2.2 小容积流量下大扇度级的流动特征

3.2.3 动叶根部与叶间问隙外缘发生涡流的原因

3.3 汽轮机结构影响分析

3.4 低真空保护的讨论

3.5 电厂真空下降处理方法

3.6 本章小结

第四章 超超临界机组汽轮机热力系统特性分析与控制策略

4.1 热力试验分析

4.1.1 实验对象

4.1.2 热力系统及边界条件的选定

4.1.3 热力试验数据分析

4.1.4 阀门节流损失

4.2 模型建立

4.2.1 汽轮机及回热系统变工况

4.2.2 阀门模型

2.2.2 阀门模型验证

4.3 理论验证

4.4 试验验证

4.5 应用与控制策略研究

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 本文特点及工作展望

参考文献

致谢

硕士期间主要研究成果与科研项目

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摘要

由于环保要求和节能的双重驱动,新建发电机组逐步向高参数、大容量方向发展,并主要以超临界、超超临界参数的600MW等级以上机型为发展目标。超超临界汽轮机和其他类型汽轮机结构上存在差异,尤其是上海汽轮机厂制造的超临界和超超临界机组。由于电源结构的改变,大型机组作为调峰机组已成常态,如何在满足调峰需求下追求最大经济效益是发电企业最关注的问题。本文主要以某660MW超超临界汽轮机组系统为研究对象,开展换热设备特性建模、真空保护和配汽优化等方面的相关工作。
  首先,对上海汽轮机厂制造的600MW超超临界等级汽轮机组回热系统加热器和凝汽器等换热设备进行建模分析。基于无量纲数理论建立加热器的变工况数学模型,运用现场运行数据和模型计算结果进行对比,验证模型的可靠性,并用模型评估加热器的性能,实现了电厂回热系统现场快速计算,设备的安全经济诊断。将无量纲数理论运用到凝汽器模型中,根据NTU关系式导出一个简单的计算凝汽器能效算法,用冷却水入口温度、流量、蒸汽温度以及相应的基准工况参数,就能对火力发电厂凝汽器进行变工况计算,为不同工况下的经济分析提供参考。通过两个换热设备的建模和特性分析表明,无量纲理论构造的模型方程简单,精度在工程合理范围之内,在测点较少的情况下能够准确进行电厂换热设备性能检测。
  其次,从电厂安全角度考虑汽轮机组低真空保护问题。本文在对上海汽轮机厂制造的超超临界汽轮机组结构分析的基础上,讨论该机组低真空保护设置的和其他类型汽轮机组的差异,研究真空下降带来的长叶片小容积流量带来的安全影响。针对小容积流量带来的安全问题对大型汽轮发电机组真空保护设置应进行优化。在传统低真空保护方式上进行改进,提出基于机组负荷的低压缸压力变值的低真空度保护方式和基于中低压连通管压力函数关系的低真空度保护方式,分别对这两种低真空保护方式的适用对象机组进行研究并对真空下降的事故处理方法提出建议。
  最后,研究上海汽轮机厂制造的超超临界汽轮机组在满足AGC要求下,采用何种运行控制策略使机组的经济最大化。本文从该类型机组配汽方式的优化入手,对对象机组进行现场试验,得到机组的部分特性。根据机组的设计数据建立汽轮机及回热系统变工况模型,在进行理论验证和试验验证后,进行机组变工况热力计算,来丰富试验数据,结合实际运行工况和模拟工况,提供一个兼顾电网调峰要求和节能合理的运行控制策略。

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